DE102004014576A1 - Method and chassis arrangement for driving stability control of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fahrstabilitätsregelung eines Fahrzeuges, bei dem in Abhängigkeit von einem Fahrzustand ein hinterer Radsturzwinkel der Räder der Hinterachse aktiv eingestellt wird, an der Vorderachse ein vorderes Antiwankmoment und an der Hinterachse ein hinteres Antiwankmoment ausgeübt werden, wobei eine das Verhältnis des hinteren Antiwankmomentes zu dem vorderen Antiwankmoment wiedergebende Wankmomentverteilung in Abhängigkeit von dem hinteren Radsturzwinkel der Räder der Hinterachse eingestellt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Fahrwerksanordnung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.The invention relates to a method for driving stability control of a vehicle in which, depending on a driving condition, a rear camber angle of the wheels of the rear axle is actively adjusted, a front anti-roll moment is exerted on the front axle and a rear anti-roll moment is applied to the rear axle, one of the ratios of the rear Anti-roll torque to the front Antiwankmoment reflecting rolling moment distribution is adjusted in dependence on the rear camber angle of the wheels of the rear axle. Furthermore, the invention relates to a chassis arrangement for carrying out such a method.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Fahrwerksanordnung zur Fahrstabilitätsregelung eines Kraftfahrzeuges.The The invention relates to a method and a chassis arrangement for Dynamic Stability Control a motor vehicle.
Zur Fahrstabilitätsregelung eines Kraftfahrzeuges sind unterschiedliche Eingriffsmöglichkeiten und Verfahren bekannt. So werden aktive Stabilisatoren zur Kompensation der Wankneigung aufgrund der bei einer Kurvenfahrt auftretenden Querbeschleunigung eingesetzt. In der Regel sind hierzu beide Fahrzeugachsen mit aktiven Stabilisatoren ausgestattet und die von den aktiven Stabilisatoren ausgeübten Abstützmomente bzw. Antiwankmomente konstant oder zum Teil auch variabel auf die beiden Fahrzeugachsen verteilt.to Dynamic Stability Control a motor vehicle are different intervention options and Known method. This is how active stabilizers compensate the roll tendency due to the occurring during cornering Transverse acceleration used. As a rule, both vehicle axles are for this purpose equipped with active stabilizers and those of the active ones Stabilizers exercised Abstützmomente or anti-momentum constant or sometimes variable on the distributed between two vehicle axles.
Weiterhin sind Verfahren und Einrichtungen zur Veränderung des Radsturzwinkels in Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen bekannt. Bei Achskonzepten mit einer passiven, selbsttätigen kinematischen Radsturzwinkelverstellung wird der Radsturz durch die Wankbewegungen und einwirkenden Querkräfte selbsttätig beziehungsweise passiv verstellt. Bei Achskonzepten mit aktiver Radsturzwinkelverstellung wird der Radsturzwinkel durch einen oder mehrere Aktuatoren auch ohne Einwirkung von Wankbewegungen oder Querkräften verändert. Derartige Radsturzwinkelverstellvorrichtungen sind in der Regel an der Hinterachse angeordnet, da ihre Implementierung an der Vorderachse durch das verringerte Platzangebot, die großen Lenkeinschlagswinkel sowie die Antriebswellen bei angetriebenen Achsen schwierig ist.Farther are methods and devices for changing the camber angle in wheel suspensions known from motor vehicles. For axis concepts with a passive, automatic kinematic camber angle adjustment is the camber through the rolling movements and acting lateral forces automatically or passively adjusted. For axle concepts with active camber angle adjustment The camber angle is also increased by one or more actuators changed without the action of rolling or lateral forces. Such Radsturzwinkelverstellvorrichtungen are usually arranged at the rear because their implementation on the front axle due to the reduced space, the large steering angle and the drive shafts is difficult with driven axles.
Durch eine Sturzverstellung an der Hinterachse werden die übertragbaren Seitenführungskräfte gesteigert, so dass gegenüber herkömmlichen Fahr zeugen bei identischem Fahrmanöver der erforderliche Achsschräglaufwinkel reduziert ist.By a camber adjustment on the rear axle are the transferable Lateral executives increased, so that opposite conventional driving testify with identical driving maneuver the required axle slip angle is reduced.
Durch die Verringerung des Schräglaufwinkels an der Hinterachse bei unverändertem Schräglaufwinkel an der Vorderachse verändert sich jedoch das Eigenlenkverhalten des Fahrzeuges zu einer Untersteuertendenz hin. Dies liegt am gleichzeitigen Abbau des Gierwinkels, verursacht durch den verringerten Schräglaufwinkel an der mit einer Sturzkorrektureinrichtung versehenen Hinterachse. Um dem gewünschten Fahrkurs ohne Abweichung weiterhin zu folgen, muß der Schräglaufwinkel an der Vorderachse durch stärkeres Einlenken vergrößert werden, damit die gewünschte Gierwinkelgeschwindigkeit erreicht oder aufrechterhalten wird. Begünstigt wird dieser Effekt durch die ungleichmäßige Verteilung der Wanksteifigkeit auf die Fahrzeugachsen, da üblicherweise an der Vorderachse eine höhere Wanksteifigkeit vorliegt als an der Hinterachse und daher auch an der Vorderachse höhere Seitenführungskräfte gefordert werden. Somit steigert eine Sturzkorrektur an der Hinterachse auch die Seitenführung an der Hinterachse, obwohl der größere Abstützanteil an der Vorderachse erbracht wird.By the reduction of the slip angle at the rear axle at unchanged Slip angle changed at the front axle However, the self-steering behavior of the vehicle to an understeer tendency out. This is due to the simultaneous reduction of the yaw angle caused due to the reduced slip angle on the provided with a fall correction device rear axle. To the desired Driving course continues to follow without deviation, the slip angle at the front axle must through stronger Turning in to be magnified, thus the desired Yaw rate is reached or maintained. This is favored Effect due to the uneven distribution of Roll stiffness on the vehicle axles, usually at the front axle a higher one Roll stiffness is present as at the rear axle and therefore also at the front axle higher Side managers required become. Thus, a fall correction on the rear axle also increases the side guide on the rear axle, although the larger support part on the front axle is provided.
Der Einsatz von aktiven Stabilisatoren ist bei zusätzlich vorgesehenen passiven Radsturzverstellungen problematisch, da passive Radsturzverstellungen zur Änderung des Sturzes die Wankbewegungen des Fahrzeugaufbaus benötigen. Werden diese Wankbewegungen durch aktive Stabilisatoren oder sonstige Wankstabilisierungssysteme kompensiert, ist eine wirksame Sturzverstellung nicht mehr möglich, da keine nennenswerten Winkeländerungen mehr auftreten.Of the Use of active stabilizers is provided in addition to passive Camber adjustments problematic because passive camber adjustments to change the fall require the rolling motion of the vehicle body. Become These rolling movements by active stabilizers or other roll stabilization systems compensated, an effective camber adjustment is no longer possible because no significant changes in angle anymore occur.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Fahrwerksanordnung zur Fahrstabilitätsregelung eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, die sowohl eine hohe Wanksteifigkeit als auch hohe Seitenführungskräfte bei neutralerem Fahrverhalten ermöglichen.In front In this background, the invention is based on the object Method and a chassis arrangement for driving stability control a motor vehicle to create both a high roll stiffness as well as high lateral leadership enable more neutral driving behavior.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 6, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.The solution This object is apparent from the features of the independent claims 1 and 6, while advantageous embodiments and developments of the invention the dependent claims are removable.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die untersteuernd wirkende Anpassung des Radsturzwinkels, bei der die Räder sich oben weiter nach Fahrzeuginnen neigen und sich hierdurch in die Kurve stemmen, in vorteilhafter Weise mit aktiven Stabilisatoren kombiniert werden kann. Erfindungsgemäß werden somit zumindest an der Hinterachse aktive Radsturzverstelleinrichtungen mit aktiven Stabilisatoren kombiniert.Of the Invention is based on the finding that the understeering acting adjustment of the camber angle at which the wheels are continue up to vehicle interior and thereby turn into the curve stem, advantageously combined with active stabilizers can be. According to the invention thus active at least on the rear axle Radsturzverstelleinrichtungen combined with active stabilizers.
Durch aktive Stabilisatoren lässt sich die Verteilung des Wankmomentes und damit der erforderlichen Seitenführung zwischen den Achsen verlagern, wobei eine Verlagerung der Wankabstützung auf die Hinterachse die untersteuernd wirkende Anpassung des Radsturzwinkels ganz oder teilweise kompensieren kann. Durch die Verlagerung der Wankabstützung auf die Hinterachse wird daher das durch die Anpassung des Radsturzes dort erschlossene zusätzliche Seitenführungspotential auch tatsächlich abgerufen. Somit können höhere Seitenführungskräfte erreicht und auch ausgenutzt werden, ohne das Eigenlenkverhalten des Fahrzeuges negativ zu beeinflussen.By active stabilizers the distribution of the rolling moment and thus the required cornering shift between the axles, with a shift of the roll support on the rear axle the untersteuernd acting adaptation of the camber angle can compensate completely or partially. By relocating the anti-roll control on the rear axle is therefore due to the adaptation of the camber there opened additional Cornering potential actually retrieved. Thus, you can higher Side managers reached and also be exploited without the self-steering behavior of the vehicle to influence negatively.
Demgemäss beschreibt die Erfindung ein Verfahren zur Fahrstabilitätsregelung eines Fahrzeuges, bei dem in Abhängigkeit von einem Fahrzustand ein hinterer Radsturzwinkel der Räder der Hinterachse aktiv eingestellt wird sowie an der Vorderachse ein vorderes Antiwankmoment und an der Hinterachse ein hinteres Antiwankmoment ausgeübt werden. Zudem wird eine das Verhältnis des hinteren Antiwankmomentes zu dem vorderen Antiwankmoment wiedergebende Wankmomentverteilung in Abhängigkeit von dem hinteren Radsturzwinkel der Räder der Hinterachse eingestellt.Accordingly, the invention describes a method for driving stability control of a Fahrzeu ges, in which, depending on a driving condition, a rear camber angle of the wheels of the rear axle is actively set as well as on the front axle a front Antiwankmoment and on the rear axle a rear anti-roll torque are exercised. In addition, a rolling moment distribution representing the ratio of the rear anti-roll moment to the front anti-roll moment is set as a function of the rear camber angle of the wheels of the rear axle.
In vorteilhafter Ausgestaltung dieses Verfahrens kann zudem vorgesehen sein, dass das Verhältnis des hinteren Antiwankmomentes zu dem vorderen Antiwankmoment vergrößert wird, wenn der hintere Radsturzwinkel der Räder der Hinterachse verringert wird.In Advantageous embodiment of this method can also be provided be that relationship the rear anti-roll moment is increased to the front anti-roll moment, when the rear camber angle of the wheels of the rear axle decreases becomes.
Zudem kann vorgesehen sein, dass nur der hintere Radsturzwinkel der Räder der Hinterachse aktiv eingestellt wird und ein vorderer Radsturzwinkel der Räder der Vorderachse sich passiv einstellt.moreover can be provided that only the rear camber angle of the wheels of the Rear axle is actively set and a front camber angle of Wheels of the Front axle is passive.
Gemäß einer Variante der Erfindung wird zunächst eine Regelung der Fahrstabilität nach dem hinteren Radsturzwinkel durchgeführt und anschließend die Wankmomentverteilung dem eingestellten hinteren Radsturzwinkel angepasst.According to one Variant of the invention will be first a regulation of driving stability performed after the rear camber angle and then the Rolling torque distribution adapted to the set rear camber angle.
Eine davon unabhängige Variante sieht vor, dass zu einem ermittelten Fahrzustand der hintere Radsturzwinkel und die Wankmomentverteilung nach einem Kennlinienfeld eingestellt werden. Dadurch ist die zeitliche Reihenfolge der Einstellung von Wankmomentverteilung und Radsturzwinkel in Abhängigkeit vom ermittelten Fahrzustand variabel.A independent of it Variant provides that for a determined driving condition of the rear camber angle and the rolling moment distribution adjusted according to a characteristic field become. This is the chronological order of the setting of Rolling torque distribution and camber angle depending on the determined driving condition variable.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass nur der hintere Radsturzwinkel aktiv eingestellt wird, und dass sich der vordere Radsturzwinkel passiv, dass heißt selbsttätig einstellt.Finally, can be provided that only the rear camber angle is set active is, and that the front camber angle passive, that is automatically sets.
Die erfindungsgemäße Fahrwerksanordnung umfasst zumindest Aktuatoren zur Verstellung eines hinteren Radsturzwinkels der Räder der Hinterachse des Fahrzeuges, einen vorderen aktiven Stabilisator zur Einstellung eines vorderen Antiwankmomentes an der Vorderachse und einen hinteren aktiven Stabilisator zur Einstellung eines hinteren Antiwankmomentes an der Hinterachse, wobei eine Steuereinrichtung zur Einstellung einer das Verhältnis des hinteren Antiwankmomentes zu dem vorderen Antiwankmoment wiedergebenden Wankmomentverteilung in Abhängigkeit von dem Radsturzwinkel der Räder der Hinterachse vorgesehen ist. Dabei können an jedem Hinterrad ein Aktuator oder auch mehrere Aktuatoren vorgesehen sein.The Inventive chassis arrangement includes at least actuators for adjusting a rear camber angle the wheels the rear axle of the vehicle, a front active stabilizer for setting a front anti-roll moment on the front axle and a rear active stabilizer for adjusting a rear Antiwankmomentes on the rear axle, with a control device to adjust the ratio the rear Antiwankmomentes to the front Antiwankmoment reflecting Rolling torque distribution depending on from the camber angle of the wheels the rear axle is provided. It can be on every rear wheel Actuator or more actuators may be provided.
In bevorzugter Ausgestaltung dieser Fahrwerksanordnung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass mit dieser das Verhältnis des hinteren Antiwankmomentes zu dem vorderen Antiwankmoment vergrößert wird, wenn der hintere Radsturzwinkel der Räder der Hinterachse verringert wird.In preferred embodiment of this suspension arrangement is provided that the control device is designed such that with this The relationship the rear anti-roll moment is increased to the front anti-roll moment, when the rear camber angle of the wheels of the rear axle decreases becomes.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass an den Radaufhängungen der Räder der Vorderachse nur passive Radsturzverstellvorrichtungen vorgesehen sind.Finally, can be provided that on the wheel suspensions of the wheels Front axle only passive Radsturzverstellvorrichtungen provided are.
Das erfindungsgemäß hinzugewonnene fahrdynamische Potential kann sowohl zur komfortableren Abstimmung innerhalb eines auch mit einem passiven Fahrzeug erreichbaren Grenzbereichs, als auch zu einer Steigerung des Grenzbereichs bei einer dem passiven Fahrzeug entsprechenden Federungsauslegung genutzt werden. Diese Variation zu einem komfortableren und/oder einem sportlicheren Fahrverhalten kann mit lediglich geringen Änderungen am Grundfahrwerk erreicht werden, so dass erfindungsgemäß mit geringen hardwaremäßigen Variationen eine große Bandbreite an Fahrzeugcharakteren eingestellt werden kann.The Vehicle dynamics gained according to the invention Potential can be both for more comfortable tuning within a also reachable with a passive vehicle border area, as well to an increase in the limit of a passive vehicle appropriate suspension design can be used. This variation to a more comfortable and / or a sportier driving behavior can with only minor changes be achieved at the base landing gear, so that according to the invention with low hardware variations a big Bandwidth can be set to vehicle characters.
Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. Die Figur zeigt ein Diagramm eines einzustellenden Lenkradwinkels in Abhängigkeit von der auftretenden Querbeschleunigung bei verschiedenen Fahrstabilitätsregelungen bzw. Fahrwerksanordnungen.to Clarification of the invention, the description is a drawing attached. The figure shows a diagram of a steering wheel angle to be set in FIG dependence from the occurring lateral acceleration in various driving stability regulations or Suspension arrangements.
In der Figur ist der vom Fahrer einzustellende Lenkradwinkel δ in Grad in Abhängigkeit von der am Fahrzeug auftretenden Querbeschleunigung ay in m/s2 wiedergegeben für ein Fahrwerk mit
- a einer passiven Fahrwerksanordnung ohne aktive Komponenten zur Sturzverstellung oder Wankmomentabstützung,
- b konstantem Sturz = 0° ohne aktive Stabilisatoren,
- c negativem Sturz ohne aktive Stabilisatoren,
- d positivem Sturz ohne aktive Stabilisatoren und
- e negativem Sturz und aktiven Stabilisatoren.
- a passive chassis arrangement without active components for camber adjustment or roll moment support,
- b constant fall = 0 ° without active stabilizers,
- c negative fall without active stabilizers,
- d positive fall without active stabilizers and
- e negative camber and active stabilizers.
Durch dieses Diagramm wird der Einfluss der Radsturzverstellung auf das Eigenlenkverhalten wiedergegeben. Zunächst ist der Einfluss einer Radsturzverstellung auf das Eigenlenkverhalten mit und ohne angepasster Wanksteifigkeitsverteilung durch die Stabilisatoren gezeigt. Gegenüber der Kurve a eines passiven Fahrzeugs ohne aktive Fahrwerkskomponenten führen negativ wachsende Radsturzwinkel gemäß Kurve c bei Fahrzeugen mit aktiver Sturzverstellung zu einer deutlichen Verstärkung der Untersteuertendenz des Fahrzeuges, welches einen erhöhten Lenkbedarf und eine reduzierte Lenkwilligkeit zur Folge hat. Da sich aufgrund des auftretenden Wankwinkels am passiven Fahrzeug ein positiver Radsturzwinkel einstellt, führt bereits der in Kurve b gezeigte, konstant bei 0° gehaltene Sturzwinkel bei Fahrzeugen mit Sturzkorrektur zu leicht verstärktem Untersteuern. Umgekehrt ist es gemäß der Kurve d möglich, durch positive Sturzwinkel das Eigenlenkverhalten neutraler abzustimmen, wodurch allerdings der Grenzbereich der erreichbaren Seitenführungskraft reduziert wird.This diagram shows the influence of the camber adjustment on the self-steering behavior. First, the influence of a camber adjustment on the self-steering behavior with and without adjusted roll stiffness distribution is shown by the stabilizers. Compared to the curve a of a passive vehicle without active suspension components lead negatively growing camber angle according to curve c in vehicles with active camber adjustment to a significant increase in Untersteuertendenz the vehicle, which has an increased steering demand and reduced steering compliance result. Because of the occurring Wank angle on the passive vehicle sets a positive camber angle, already shown in curve b, held constant at 0 ° camber angle leads to vehicles with camber correction to slightly amplified understeer. Conversely, according to the curve d, it is possible to tune the self-steering behavior of neutral by positive camber angle, whereby, however, the limit range of the achievable cornering force is reduced.
Gemäß der Kurve e wird durch eine Einstellung eines negativen Sturzes und unter Verwendung von Stabilisatoren eine um etwa 5 % höhere Grenzquerbeschleunigung erreicht, welches durch den Pfeil an den oberen Endpunkten der Kurven kenntlich gemacht ist. Hierbei sind erfindungsgemäß weitere Steigerungen dahingehend möglich, dass auch das in weiten Bereichen untersteuernde Verhalten durch die aktiven Stabilisatoren verbessert wird.According to the curve e is due to a setting of a negative fall and under Using stabilizers about a 5% higher Grenzquerbeschleunigung reached, which is indicated by the arrow at the upper end points of the curves indicated. Here are the invention further increases to that effect, that also the understeering behavior in many areas by the active stabilizers is improved.
- aa
- Kennlinie einer passiven Fahrwerksanordnung ohne aktivecurve a passive suspension system without active
- Komponenten zur Sturzverstellung oder Wankmomentabstützungcomponents for camber adjustment or roll moment support
- bb
- Kennlinie einer Fahrwerksanordnung mit konstantem Sturz ohne aktivecurve a chassis arrangement with constant camber without active
- Stabilisatorenstabilizers
- cc
- Kennlinie einer Fahrwerksanordnung mit negativem Sturz ohne aktivecurve a suspension system with negative camber without active
- Stabilisatorenstabilizers
- dd
- Kennlinie einer Fahrwerksanordnung mit positivem Sturz ohne aktivecurve a suspension system with positive camber without active
- Stabilisatorenstabilizers
- ee
- Kennlinie einer Fahrwerksanordnung mit negativem Sturz und aktivencurve a suspension arrangement with negative camber and active
- Stabilisatorenstabilizers
- ayay
- Querbeschleunigung des Fahrzeugeslateral acceleration of the vehicle
- δδ
- Lenkradwinkel des Fahrzeugessteering wheel angle of the vehicle
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